A Practical Guide To Elemental Analysis of Lithium Ion Battery Materials Using ICP-OES

Význam tématu

Aplikované prvkové analýzy materiálů pro Li-ion baterie jsou nezbytné pro řízení kvality, zajištění bezpečnosti, optimalizaci výkonu a recyklaci po celém životním cyklu baterií – od těžby přes výrobu a vývoj až po recyklaci.

Cíle a přehled článku

Praktický průvodce elementární analýzou Li-ion bateriových materiálů pomocí metody ICP-OES. Článek mapuje analytické požadavky a výzvy na jednotlivých etapách hodnotového řetězce a představuje řešení běžných problémů, normy a doporučenou instrumentaci.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda ICP-OES slouží k kvantifikaci hlavních a stopových prvků v rudách, surovinách, anodech, katodách, elektrolytech a materiálech určených k recyklaci. Pro složité matice se využívá předúprav: filtrace, centrifugace, vstřikovací přepínače, inertní komponenty, demontovatelná hořáková sestava, dvousmyčková stříkací komora a softwarové funkce jako Fitted Background Correction, interní standardy, ionizační potlačení a metoda standard addition.

• ICP-OES
• ICP-MS
• UV-Vis spektroskopie
• FTIR
• GC a Micro GC
• LC/Q-TOF MS

Hlavní výsledky a diskuse

• Mapování elementárního složení při těžbě, výrobě, testování a recyklaci;
• Řešení klíčových problémů: blokace nebulizéru, nestabilita plazmatu, EIE interference, vysoká pozadí, umístění background markerů a degradace komponent;
• Optimalizační strategie: výběr vhodných trysky, interní standardizace, ionizační potlačení, přepínače vzorkovací cesty a automatizované hlídání tlaku nebulizéru;
• Přizpůsobení kalibrace pro EIE vlivy a zajištění lineárnosti pro prvky jako K a Na;
• Dodržování norem ISO, IEC, čínských i EU předpisů.

Přínosy a praktické využití metody

• Efektivní kontrola kvality surovin a výrobního procesu;
• Splnění regulačních standardů a ekologických limitů;
• Podpora recyklace a snížení nákladů na materiál;
• Stabilita analýz a rychlá odezva díky automatizovaným přístrojovým řešením;
• Zlepšení bezpečnosti a životnosti konečných bateriových produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace pokročilých MS-detekčních technik a AI pro rychlejší zpracování dat;
• Vývoj nových materiálů s optimalizovanou elementární strukturou;
• Větší miniaturizace a in-line monitorování v průmyslových linkách;
• Důraz na udržitelné postupy a cirkulární ekonomiku v oblasti baterií.

Závěr

Metoda ICP-OES je klíčovým prvkem analýzy Li-ion bateriových materiálů, poskytuje spolehlivé, citlivé a reprodukovatelné výsledky a umožňuje optimalizaci výroby i recyklace baterií.

Reference

• ISO/WD 10655:202x – Analýza lithium hexafluorophosphátu pomocí ICP-OES
• GB/T 24533-2019 – Materiály záporné elektrody z grafitu pro Li-ion baterie
• GB/T 26300-2020 – Kompozitní hydroxid Ni-Co-Mn
• EU Nařízení 2019/1020 – Regulace baterií